軟件仿真輔助數(shù)控教學(xué)探析

梁中海

摘要:本文結(jié)合數(shù)控加工仿真軟件的特點和數(shù)控教學(xué)職能及數(shù)控機床操作實訓(xùn)事故率高、對機床損壞大等特點,探討對于初次接觸數(shù)控機床的中職生,如何結(jié)合數(shù)控加工仿真軟件來進行理論教學(xué)與實踐操作培訓(xùn),提高教學(xué)效果,同時,必須注意消除其可能產(chǎn)生的負面影響。

關(guān)鍵詞:數(shù)控加工;仿真模擬;理論教學(xué);數(shù)控實訓(xùn);負面影響

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控加工技術(shù)正在得到廣泛的應(yīng)用。數(shù)控人才成為勞動力市場急需的人才,如何盡快地培養(yǎng)出滿足市場需要、掌握數(shù)控機床編程知識和操作技術(shù)的數(shù)控技能型人才成為數(shù)控教學(xué)工作者急需解決的問題。作為數(shù)控編程與操作的專業(yè)教師,就如何將數(shù)控編程教學(xué)與數(shù)控機床操作實踐有機地結(jié)合起來進行了探討與研究。

為了提高數(shù)控教學(xué)的效率和所培養(yǎng)學(xué)生的適用性,所采用的教學(xué)手段是關(guān)鍵問題。隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)發(fā)展,產(chǎn)生了可以模擬實際設(shè)備加工環(huán)境及其工作狀態(tài)的計算機仿真系統(tǒng)。在職業(yè)學(xué)校的數(shù)控教學(xué)當中軟件仿真作為一種既能滿足學(xué)生的感觀要求,又能迅速提高學(xué)生的實踐操作能力,而且安全可靠、費用低,同時解決數(shù)控設(shè)備昂貴與校方資金短缺的普遍性矛盾,因而得到了廣泛的應(yīng)用,但是也給數(shù)控教學(xué)和對學(xué)生的實訓(xùn)帶來了一些較為嚴重的負面影響。作者結(jié)合自己多年的教學(xué)實踐就如何在數(shù)控教學(xué)當中充分利用好仿真軟件談個人感受。

一、利用軟件仿真輔助數(shù)控理論教學(xué)

學(xué)習數(shù)控技術(shù)需要堅實的理論作為基礎(chǔ)的,要使學(xué)生扎實學(xué)習數(shù)控的基本理論和正確認識數(shù)控設(shè)備。軟件仿真模擬作為一種圖文并茂的教學(xué)手段是的一種不可缺少的教學(xué)資源,在教學(xué)中起到了激發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣,提高教學(xué)效果的作用。對于初學(xué)者,可通過軟件仿真模擬數(shù)控機床加工一件產(chǎn)品,首先讓學(xué)生對數(shù)控加工過程有一個感性的認識,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習積極性。

初學(xué)數(shù)控的學(xué)生往往都有這樣一個心理,認為數(shù)控設(shè)備非常神秘,既有探索的欲望又覺得無從下手,尤其是在講述數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)時,更是讓許多學(xué)生不知所云,這種狀態(tài)如果在短期內(nèi)得不到改善,學(xué)生的興趣和積極性就會隨之減退,從而影響學(xué)生的學(xué)習和教學(xué)效果。如果能及時利用仿真軟件為學(xué)生揭開數(shù)控設(shè)備這層神秘的面紗,學(xué)習和教學(xué)效果將會得到明顯的提高。

二、利用軟件仿真輔助數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)

采用傳統(tǒng)的實訓(xùn)教學(xué)方法,數(shù)控編程和操作的有效實訓(xùn)必須在實際機床上進行,這既占用了設(shè)備,又具有風險,實訓(xùn)中的誤操作經(jīng)常會導(dǎo)致昂貴設(shè)備的損壞。鑒于已被廣泛使用的數(shù)控加工仿真軟件的功能,針對目前大多學(xué)校數(shù)控專業(yè)學(xué)生人數(shù)多,設(shè)備少的實際情況,及數(shù)控設(shè)備較為精密、昂貴的特點。從實訓(xùn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀出發(fā),把數(shù)控加工仿真軟件引入教學(xué)之中,用于數(shù)控機床操作與編程教學(xué),在數(shù)控實習教學(xué)中適當應(yīng)用軟件仿真,會對整個訓(xùn)練過程起到積極的作用,也能解決數(shù)控設(shè)備少,學(xué)生人數(shù)多的矛盾,以利提高該課程教學(xué)的實效性。因而在我國廣大職業(yè)學(xué)校中得到了最廣泛的應(yīng)用。對把軟件仿真應(yīng)用到數(shù)控實訓(xùn)教學(xué)當中談幾點不太成熟的觀點:

(1)實訓(xùn)教學(xué)離不開軟件仿真。由于數(shù)控機床數(shù)量有限,不可能為每名學(xué)生提供一臺機床,又鑒于中職學(xué)校學(xué)生不太成熟,有不教不學(xué)的共性,因此在上機床操作之前就能在計算機的虛擬環(huán)境中完全實現(xiàn)真實機床的操作,讓使用者完全感受到真實機床的運行特性。仿真不失為一種既能使其有所提高又能培養(yǎng)學(xué)生自覺、自律的習慣。

(2)可以利用軟件仿真來訓(xùn)練學(xué)生的編程能力,尤其是拓寬對數(shù)控指令應(yīng)用的知識面是一種行之有效的方法。由于實習的數(shù)控設(shè)備數(shù)量和教學(xué)安排有限,學(xué)生不可能一上完理論課,馬上就能操作數(shù)控機床。為解決這一矛盾,利用軟件仿真來檢驗學(xué)生所編寫的程序是否正確,這對提高學(xué)生編程水平會有很大幫助。同時軟件仿真與實際操作相結(jié)合,可以通過實踐給學(xué)生糾正在編程中出現(xiàn)問題而軟件仿真又沒有反映出來的問題。比如,進給量和切削深度,軟件仿真時把進給量設(shè)為F=20.0mm/r,切削深度ap=20.0mm時也能正常加工,并且也不報警,但是在一般條件下數(shù)控機床是不能在這樣的切削用量之下工作的。因此,軟件仿真不能解決的問題可以通過實踐來彌補。

(3)利用軟件仿真來訓(xùn)練學(xué)生能有效節(jié)約實習經(jīng)費,提高學(xué)生的實際工作技能。軟件仿真來訓(xùn)練學(xué)生是一種合算而又有效的辦法,既能形象加工又能節(jié)約實習經(jīng)費,有的技術(shù)是需要多次重復(fù)訓(xùn)練才能掌握的,如果是在機床上實際加工來掌握這種能力,除了機床的折舊與磨損之外還有較高的刀具與材料消耗;在軟件上我們可以重復(fù)加工,反復(fù)訓(xùn)練而沒有上述消耗,只需要進行一兩次實際操作就能達到事半功倍的效果。

可見,適當、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控實訓(xùn)效率,有利于解決數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,既可以避免因誤操作造成價格昂貴的數(shù)控機床的損壞,又可以使操作人員在對仿真數(shù)控機床操作過程中產(chǎn)生臨場感和真實感。而且能夠讓同學(xué)們更快地熟悉和了解數(shù)控加工的工作過程,并且掌握每種數(shù)控機床的基本操作。更大的好處是在實現(xiàn)了同樣效果的情況下將加工出錯及事故發(fā)生率降低到了最小程度。

三、軟件仿真在教學(xué)中的應(yīng)用存在負面效應(yīng)

數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一種模擬教學(xué)應(yīng)用軟件,它不能也不可能全盤代替教學(xué),尤其是技能訓(xùn)練。如果老師一味地依賴數(shù)控加工仿真系統(tǒng)而將學(xué)生放任自流,必將會引起一些負面效應(yīng),為了將這些負面效應(yīng)的影響減少到最低程度,要注意幾點:

首先,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)只是加工過程的模擬并非真實加工過程,它無法代替學(xué)生在真實切削加工的實際感受,尤其是切削用量的選擇,它無法進行控制,只能對切削深度過大時加以限制。

其次,數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件在設(shè)計上仍有不足之處,亟待完善,有些指令無法執(zhí)行,使學(xué)生對編程理論產(chǎn)生疑惑而無所適從,這就對它的使用范圍有所限制,任課教師應(yīng)該熟悉這一差別,及時加以說明,并積極與數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件設(shè)計方進行聯(lián)系以便及時予以改進。

其三,軟件仿真教學(xué)很容易滋生學(xué)生的自滿情緒,夜郎自大,以仿真論數(shù)控,對計算機產(chǎn)生依賴心理,沉迷于仿真加工,而疏于上數(shù)控機床操作。仿真訓(xùn)練與操作訓(xùn)練在后階段應(yīng)穿插進行,科學(xué)管理就可將這一負面效應(yīng)減少到最低程度。

軟件仿真與實際加工相差很小,具有較高的仿真模擬效果,但是與實際操控加工,之間始終還是有差距存在,二者不能混為一談,相互替代,只有在教學(xué)當中合理、科學(xué)、有效、有選擇地利用仿真軟件才能使之為教學(xué)服務(wù)。我們不能把軟件仿真作為理想的、真實的模型來認識,而只能將其作為認識事物的中介與橋梁,在教學(xué)中必須與實踐操作相結(jié)合,才能削減其負面效應(yīng),發(fā)揮它的最佳教學(xué)效果。

目前軟件仿真已被廣泛應(yīng)用于數(shù)控教學(xué)之中, 它可貫穿于數(shù)控教學(xué)的各個環(huán)節(jié),適當、適度、合理地利用軟件仿真模擬有利于提高數(shù)控理論教學(xué)效果,有利于提高數(shù)控實訓(xùn)效率,有利于解決數(shù)控設(shè)備昂貴與資金短缺的普遍性矛盾,但是,老師必須注意擺正軟件加工仿真系統(tǒng)在教學(xué)中的位置,消除其可能產(chǎn)生的負面影響。

以上只是簡要介紹了作者在數(shù)控教學(xué)過程的一些體會,隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展,數(shù)控機床加工技術(shù)正占據(jù)越來越重要的地位。如何提高數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生動手實際操作技能,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,使中職數(shù)控技術(shù)專業(yè)學(xué)生很難達到社會的要求,還需要我們付出更大的努力。

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(濱海縣現(xiàn)代教育中心)